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城镇化和工业化的快速进程致使城市生活垃圾和污泥的产量大幅增加,不慎处理会对环境产生不良影响并且传播疾病。探寻减容化、无害化和资源化的处置技术是一项关乎生态文明和环境保护的重要课题。为此,本文以城市生活垃圾与造纸污泥为研究对象,深入探讨垃圾与污泥混合热解、混合催化热解以及超声波预处理驱动下的混合催化热解的失重特性、动力学参数、气相产物红外演变特性、热解产物组分以及热解过程的反应机理,为可燃固体废弃物的热处理提供新的技术路线和理论指导。首先,采用梅特勒全自动热失重分析仪研究垃圾与污泥的掺混比例对混样失重特性的影响,获得混样的热解特性参数和综合热解特性指数,建立了热解动力学反应模型,分析了垃圾与污泥在热解过程中的相互作用规律。随着污泥比例的增加,综合热解特性指数不断降低,且下降趋势呈现线性关系:y=-1.46082x+113.75415。两者在混合热解过程中存在相互作用,主要表现为抑制作用,尤其在低温阶段。当污泥掺混比为50%时,混样热解的平均活化能达到最小值,111.56 kJ/mol（FWO）和95.70 kJ/mol（KAS）。垃圾与污泥掺混比各为50%,是共同热解较为理想的掺混比。其次,利用TG-FTIR和Py-GC/MS技术分析不同掺混比下的热解产物特性,探讨了气体产物的析出特征、主要官能团演变行为、热解产物的组分以及反应路径。结果表明:少量污泥的存在能够促进共热解反应并固硫固氮;污泥掺混比为50%时,污染气体排放总量最低。污泥的加入使得产物中含氧类物质比例从56.28%增至76.39%,在污泥掺混比为10%时,烃类物质含量达到最高值28.53%,苯类物质达到最小值10.39%。故50%和10%可分别作为低污染气体排放量、高品质液态产物的污泥掺混比。然后,在垃圾与污泥的混合热解反应中加入添加剂,获得了不同种类/比例添加剂下热解特性参数、污染气体产率、热解产物组分,建立了动力学反应模型,揭示了添加剂对催化混合热解的影响规律和作用机理。结果表明:MgO、ZnO、Al2O3（添加比例均为5%）能够降低样品的初始热解温度和平均活化能;仅MgO能够降低样品残余质量。与此同时,MgO和活性炭对混合热解的影响程度表明:5%的添加比例略优于10%;在高温区域添加剂能够促进反应的进行。MgO的加入能够降低产物中污染物（CO、SO2、NO、HCl）和含氧化合物的含量,增加脂肪族化合物含量,同时能够降低混样热解的平均活化能。污泥掺混30%时的活化能分布函数曲线表明,加入MgO前后,混样的活化能变化范围分别为200-550 kJ/mol和100-260 kJ/mol。故70%垃圾+30%污泥+MgO（5%）是较为理想的组合。最后,采用超声波预处理仪器,利用正交实验法研究多因素多水平的工况对混样热解及催化热解反应的影响,获得混样预处理前后的理化特征的变化、混合热解及催化热解的特性参数、动力学参数、产物组分,揭示了超声波因素对于热解行为的影响规律。结果表明:预处理后具有最高H/C的工况为:频率80 kHz,功率400 W,混合比例50M50P和2 h作用时间,四个因素的影响顺序为作用时间>混合比例>功率>频率。MgO添加前后,具有最低残余质量的工况分别为:40 kHz,300 W,90M10P和3 h和100 kHz,200W,90M10P和2 h,因素的影响力顺序均为混合比例>功率>频率>作用时间。超声波预处理能促使热解反应加快,挥发分及时析出;较长的作用时间、较高的频率利于减少产物中的氧含量;MgO仅在45 kHz频率下能够提高样品的热解指数;预处理后样品的平均活化能小幅度升高,且MgO的加入能够降低混样的平均活化能,80 kHz,200 W,50M50P,1 h为催化效果最为显著的工况。